Heimkino-Serie
Akustische Optimierung im Heimkino
Es kann die beste Surround-Soundanlage sein, der Klang überzeugt trotzdem nicht. Schuld daran ist häufig eine schlechte Raumakustik. video zeigt deshalb, wie Sie den passenden Sound in Ihr Heimkino bringen.
Nicht umsonst ist das Singen unter der Dusche so beliebt: Die Stimme klingt im Bad einfach besser als im Wohnzimmer, weil sie dort mehr Hall besitzt, so wie man es von Sängern auf Aufnahmen kennt. Das Radio im Bad klingt dagegen schrecklich: Der Nachrichtensprecher ist schlecht zu verstehen, weil die Worte mehr ineinander verschwimmen, als dass man sie deutlich unterscheiden könnte.
Man merkt also schnell, welch großen Einfluss die Raumakustik auf den Klang besitzt. Raumakustik-Spezialist Thomas Fast formuliert das so: "Die Anlage ist der Drumstick und der Raum ist die Trommel." Denn Schall wird an Objekten reflektiert bzw. absorbiert. Der Sound von unserem Badradio wandert also nicht nur direkt zum Zuhörer, sondern kommt auch über den Umweg der Wand an. Am Hörplatz herrscht also eine Mischung aus Direkt- und Diffusschall.
Der Diffusschall-Anteil ist im Bad sehr groß, da die harte, glatte Oberfläche der Fliesen Schall gut reflektiert. Dieser starke Diffusschall verursacht den halligen Klang. Um die Raumakustik zu optimieren, muss man also verstehen, wie Gegenstände und der Raum als Ganzes auf Schall reagieren.
Raumakustik optimieren
Gelernt haben wir bereits: Trifft Schall auf einen ausreichend großen Gegenstand, wird er daran zu einem gewissen Grad reflektiert bzw. absorbiert. Dabei gilt: Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel - genauso wie eine Billardkugel an einer Bande abprallt. Trifft Schall gerade auf eine Wand, wird er auch gerade zurückgeworfen.
Darum überlagern sich hin- und rücklaufender Schall, wenn ein Lautsprecher gerade auf eine Wand strahlt. Das verursacht Verfärbungen im Klangbild. Je stärker diese Reflexionen sind und je schneller sie beim Hörer ankommen, desto deutlicher sind sie wahrnehmbar. Daher ist es das Ziel der Raumakustik-Optimierung, diese Reflexionen zu beherrschen.
Praxis: Heimkino - Planung und Raumwahl
Aber es ist nicht nur so, dass Gegenstände Schall unterschiedlich stark reflektieren bzw. absorbieren. Der Absorptionsgrad eines Gegenstands hängt zusätzlich von der Frequenz ab. Nehmen wir beispielsweise einen gewöhnlichen Teppich: Er absorbiert bis 500 Hertz gar keine Schallwellen. Ab rund 2.000 Hertz absorbiert er den Schall um 80 Prozent. Der Teppich ist damit ein reiner Höhenabsorber.
Dadurch entsteht nahezu in jedem unbehandelten Raum am Hörplatz ein unlinearer Frequenzgang. Bei wenig Einrichtung sind häufig tieffrequente Resonanzen stark ausgeprägt. Mittlere Frequenzen schweben recht lange im Raum, wenn man nichts dagegen unternimmt. Hohe Frequenzen sind dagegen unterrepräsentiert, da sie durch die Reibung mit der Luft mehr Energie verlieren. Ergo: Es bestehen unterschiedliche Probleme in unterschiedlichen Frequenzbereichen.
Dröhnen vermeiden
Wer schon einmal einen dröhnenden Subwoofer gehört hat, wird jemanden der Schönfärberei bezichtigen, wenn er nur von einem "unausgewogenen Klangbild" spricht. Der Woofer übertönt vielmehr den Rest des Geschehens. Der Grund dafür sind Raumresonanzen, oft auch als Moden bezeichnet, die nahezu in allen Räumen bei niedrigen Frequenzen auftreten. Sie entstehen durch die Überlagerung von Schallwellen.
Beträgt die Entfernung paralleler Wände die halbe Wellenlänge oder ein ganzzahliges Vielfaches davon, können sich die Schallwellen gegenseitig aufschaukeln. Das Dröhnen entsteht. Der Hintergrund: Schallwellen besitzen Druck-Maxima und -Minima. Überlagern sich Druckmaxima von direktem und reflektiertem Schall, addieren sich die Pegel mit entsprechend höherem Druck. Besonders anfällig sind dafür Räume mit parallelen Wänden.
Errechnen lassen sich die Dröhnfrequenzen recht einfach: 170 dividiert durch den Abstand der gegenüberliegenden Wände. Beträgt der Wandabstand etwa drei Meter, liegt die Dröhnfrequenz bei 57 Hertz, bei fünf Metern bei 34 Hertz. Je größer der Raum, desto kleiner ist also die Dröhnfrequenz. In riesigen Räumen lässt sich das Problem vernächlässigen.
Zu beachten ist: Die Druckmaxima und -minima sind ortsabhängig. Das heißt, durch Ändern des Hörplatzes oder die Umpositionierung des Subwoofers kann sich der Klang bereits deutlich verbessern.
Ein weiteres Phänomen, das man in Räumen antreffen kann, sind Flatterechos. In kleineren Heimkinos tritt das Problem aber eher selten auf. Damit man ein Echo wahrnimmt, muss es mindestens 50 Millisekunden nach dem Direktschall eintreffen. Das entspricht einer Wegdifferenz von 17 Metern. Dafür muss der Schall in gewöhnlichen Räumen mehrfach hin und her geworfen werden. Das schaffen nur parallele, sehr kahle Wände.
Interview: Thomas Fast über Klangoptimierung
Um all diese akustischen Probleme in den Griff zu bekommen, gibt es professionelle Hilfe: etwa von Thomas Fast von Fastaudio. Er rückt mit seinem professionellen Mess-Equipment an, analysiert, welche Probleme bestehen und empfiehlt schließlich Maßnahmen zur Verbesserung der Raumakustik. 1.000 Euro inklusive Anfahrtskosten muss man für die Beratung ungefähr rechnen. Dafür erhält man einen Spezialisten, der bereits mehr als 800 Räume optimiert hat. Auch einige HiFi- und Heimkinohändler helfen beim Klangtuning.
Klang-Tuning für jedermann
Man kann sich auch selbst um die Optimierung kümmern. Einfach nach Gehör zu tunen ist allerdings nicht hilfreich, eine Messung ist unentbehrlich. Wer es sich einfach machen möchte, verwendet dafür eine App auf seinem Smartphone.
Für genauere Daten empfiehlt sich der Computer. Die entsprechende präzise Software erhält man gratis: Der deutsche High-End-Hersteller Audionet bietet etwa das Programm Carma auf www.audionet.de an. Etwas komplizierter, aber dafür mit noch mehr Funktionen ausgestattet ist der Room EQ Wizard. Registrierte Nutzer der Online-Community Hometheatershack können das Programm kostenlos herunterladen .
Neben Computer und Software ist zumindest noch ein Messmikro nötig, das man bereits für 50 Euro bekommt, etwa das Behringer ECM 8000. Eine externe Soundkarte hilft ebenfalls, da manch integrierte Audiolösung in Laptops keinen komplett linearen Frequenzgang besitzt. Ganz ohne Mess-Equipment funktioniert der RaumRechenService unseres Schwestermagazins stereoplay.
Besonders aussagekräftig für die Beurteilung der Akustik eines Raums ist die Nachhallzeit. Es ist die Zeit, die vergeht, bis der Schalldruck eines Schallereignisses um einen bestimmten Wert abnimmt. Sinkt der Pegel um 60 dB, spricht man von der Nachhallzeit RT60. Sie wird in Abhängigkeit von der Frequenz angegeben. Im Heimkino sollte sie zwischen 0,3 und 0,5 Sekunden liegen. In größeren Räumen sind dagegen größere Werte wünschenswert.
Ist die Nachhallzeit wie im Bad zu lang, ergibt sich ein verwaschener Klang und Sprache ist schlecht verständlich; die gesamte Abbildung leidet darunter. Bei zu kurzer Nachhallzeit ist der Sound unnatürlich trocken und steril. In solchen Umgebungen fühlen sich die meisten Menschen unwohl. In modernen Wohnungen mit Parkettboden, wenigen Möbeln und kaum Gardinen ist eher mit zu langen Nachhallzeiten zu rechnen, vor allem bei tiefen Frequenzen. Um das auszugleichen, sind Absorber nötig.
Absorber-Kategorien
Man muss jedoch nicht gleich Spezialabsorber kaufen, um sein Heimkino akustisch zu optimieren. Ein Teppich auf dem Boden reduziert die Reflexionen der Höhen bereits enorm. Auch schwere Vorhänge können Klangverbesserungen bringen. Ein Regal für Disks kann sich wiederum als Schalldiffusor positiv auswirken.
Praxis: Klang-Tuning im video-Hörraum
Gezielter lassen sich spezielle Absorber einsetzen, da die Hersteller genau angeben, in welchem Frequenzbereich sie wie stark absorbieren. Der Absorptionsgrad wird entweder als Prozentzahl oder als ein Wert zwischen 0 und 1 angegeben. 1 bzw. 100 Prozent bedeutet, dass der Schall von einem Material komplett absorbiert wird. Ein Wert von 0 sagt aus, dass der komplette Schall reflektiert wird.
- Am häufigsten sind poröse Absorber (Faserabsorber) anzutreffen. Es handelt sich dabei vor allem um Schaumstoffe, Mineral-, Schaf- oder Baumwolle, Zellulose-Fasern oder Textilien. Sie werden meist als Mitten- und Höhenabsorber eingesetzt. Die untere Grenzfrequenz wird durch die Schichtdicke bestimmt. So wird ein 1 cm dicker Teppich erst ab 1 kHz wirksam, der 4 cm dicke Noppenschaumstoff dagegen schon ab 250 Hz.
- Um tiefe Frequenzen zu bedämpfen, verwendet man auch poröse Kantenabsorber. Dicke Absorber in Ecken und Kanten stören nicht nur weniger, Bässe besitzen dort auch Schalldruckmaxima. So lässt sich hier am effektivsten Energie entziehen.
- Zur Minimierung dröhnender Bässe haben sich auch Plattenabsorber etabliert. Sie lassen sich schlanker als Kantenabsorber konstruieren und finden deshalb gerne an Wänden Platz. Jedoch sind Plattenabsorber relativ schmalbandig wirksam. Sie funktionieren nach dem Masse-Feder-Prinzip: Die Schallenergie wird von einer Platte mit einer bestimmten Masse aufgenommen und in mechanische Energie umgewandelt. Äußerst effektiv arbeiten sie meist in Raumecken hinter dem Hörplatz, da sich dort die Raumresonanzen bündeln.
- Eine weitere Absorber-Kategorie sind Helmholtz-Resonatoren. Dabei handelt es sich um einen geschlossenen Kasten mit einem bestimmten Volumen und einer Öffnung mit einer definierten Größe. Ein Helmholtz-Resonator arbeitet ebenfalls nach dem Masse-Feder-Prinzip, wobei die Elastizität und die träge Masse des Luftvolumens entscheidend sind. Da Helmholtz-Resonatoren äußerst frequenzselektiv arbeiten, handelt es sich oft um Maßanfertigungen.
- Neben Absorbern sind Diffusoren probate Klangoptimierer. Da der Hochtonbreich bereits häufig ideale Nachhallzeiten besitzt, ist hier teilweise keine Dämpfung erwünscht. Doch Wände direkt neben dem Hörplatz können laute und störende Reflexionen verursachen (sogenannte frühe Reflexionen). Um sie zu minimieren, helfen Diffusoren an der Stelle, wo der Schall in Richtung Hörer gebeamt wird. Das kann das Disk- oder Bücherregal sein, aber auch ein effektiver Spezialdiffusor.
Natürliche Absorber
Es muss nicht die teure Speziallösung sein. Auch alltägliche Wohneinrichtungsgegenstände, Wände und Decken können sich positiv auf den Raumklang auswirken.
- Teppich: Dabei handelt es sich um einen Höhenabsorber. Welchen Teppich man verwendet, ist weniger wichtig.
- Parkett: Dieser edle Bodenbelag dämpft höhere Frequenzen kaum. Dafür absorbiert Parkett Bässe, da es zu Schwingungen angeregt werden kann - wenngleich der Absorptionsgrad nur bei rund 15 Prozent liegt. Linoleum-Böden absorbieren dagegen kaum.
- Gipskarton: Diese Wände wirken als Plattenabsorber, die tiefen Frequenzen Energie entziehen. Abhängig von der Wand werden Frequenzen zwischen 60 und 100 Hertz etwa zu 30 Prozent absorbiert. In den Höhen wirkt Gipskarton stark reflektierend, wie etwa auch Flächen aus Stein, Beton, Kalksand, Ziegelstein, Fliesen oder Glas.
- Putz: Diese Wandverkleidung wirkt ähnlich wie Stein. Es existieren jedoch spezielle Akustikputze mit einer offenporigen Oberfläche. Sie absorbieren je nach Schichtdicke Frequenzen von 250 bis 500 Hertz zu 50 bis 80 Prozent.
- Sitzmöbel: Oberflächen aus Holz und Metall absorbieren kaum, Leder etwas mehr, Stoff schon relativ stark. Wobei eine Couch wegen des größeren Volumens deutlich mehr dämpft als ein Stuhl. Besonders effizient als Tiefenabsorber ist eine Couch in den Ecken. Ähnlich wirken Betten.
- Regale und Schränke: Regale sind akustisch gesehen deutlich besser als eine nackte Wand. Mit Disks, Platten oder Büchern in den Ablagen besitzen sie eine unregelmäßige Oberfläche, die als Diffusor wirkt. Je nach Ausführung können Schränke als Plattenabsorber für tiefe Frequenzen wirken mit ihren großen Flächen (Türe und Wände).
- Gardinen: Sie absorbieren unterschiedlich stark. Je größer der Abstand zur Wand, desto tiefere Frequenzen können gedämpft werden: bei 20 cm Abstand etwa bis 125 Hertz. Je dicker und schwerer der Stoff, desto größer ist das Absorptionsvermögen (bis zu 80 Prozent).
Fazit
Trotz all dieser theoretischen Überlegungen: Um die Raumakustik zu optimieren, muss man verschiedene Absorber ausprobieren. Einen ersten Anhaltspunkt verschafft der RaumRechenService: Danach müssen die Absorber aber im Raum angebracht, nachgemessen und vielleicht nochmals verschoben werden. Für das klangliche Feintuning sorgen anschließend die Positionierung der Lautsprecher und die Rechenintelligenz von Surround-Receivern - womit wir uns im nächsten Teil der Heimkinoserie beschäftigen. Dieser ist in der video 5/2013 zu lesen, die am 5. April erscheint.
